البعثة الخامسة والأربعون إلى المريخ
- ما هو الحد الأدنى من المعلومات بأقل تكلفة؟
- هذه هي عمليات إطلاق محطات فضائية إلى المريخ.
- هذه هي عمليات إطلاق محطات فضائية إلى المريخ.
في 18 نوفمبر 2013 ، تم إطلاق الصاروخ الحامل Atlas-V من Cape Canaveral باستخدام محطة الكواكب الأوتوماتيكية MAVEN ، المصممة لدراسة الغلاف الجوي للمريخ.
عملت جميع أنظمة منصة إطلاق SLC-4 بشكل مثالي - في تمام الساعة 13:18 بالتوقيت المحلي ، اهتزت المناطق المحيطة بمركبة الكوزمودروم من قعقعة RD-180 القوية (تُستخدم المحركات الروسية الصنع في مرحلتي إطلاق Atlas-V عربة). انفصل فريق التنفس الذي يبلغ وزنه 300 طن عن منصة الإطلاق ، وزاد سرعته بشكل حاد واندفع نحو النجوم. بعد 27 دقيقة من دخولها إلى المدار القريب من الأرض المرجعي ، تم إطلاق محركات المرحلة العليا من Centaurus: اكتسبت MAVEN السرعة الفضائية الثانية ودخلت مسار المغادرة إلى المريخ.
ومن المقرر إجراء أول مناورة تصحيحية في 3 ديسمبر. في غضون 10 أشهر ، في 22 سبتمبر 2014 ، بعد أن قطعت المحطة 300 مليون كيلومتر في السواد الجليدي ، يجب أن تدخل مدار المريخ. ستبدأ مهمة علمية تقدر مدتها بسنة أرضية واحدة.
أصبح الإطلاق في إطار برنامج MAVEN أحد المؤامرات الرئيسية في مجال إطلاق الفضاء في عام 2013 - حيث أدى التعليق الكامل أو الجزئي لعمل الوكالات الحكومية الأمريكية اعتبارًا من 1 أكتوبر 2013 إلى تعريض الرحلة الاستكشافية المخطط لها إلى الكوكب الأحمر للخطر ، على الرغم من الاستعداد الكامل لجميع الأنظمة التقنية لنظام الصواريخ والفضاء ، بالإضافة إلى "نافذة زمنية" جيدة للانطلاق إلى المريخ. كان هناك تهديد حقيقي بتعطيل جميع المواعيد المحددة وتأجيل إطلاق MAVEN إلى 2016.
وهذا على الرغم من حقيقة أن المركبة الفضائية نفسها كانت في كيب كانافيرال منذ أغسطس ، وتخضع لتحضير مكثف للرحلة ، وكانت مركبة الإطلاق Atlas-V تنتظر داخل متجر التجميع الخاص بمركبة الفضاء!
تم إنقاذ الموقف العبثي من قبل محامي وكالة ناسا ، الذين وجدوا "ثغرة" في القوانين ، والتي بموجبها يفي إطلاق مسبار بين الكواكب بالمعايير التي تستثني مافن من قائمة التخفيضات الإجبارية في الميزانية. لم يكن العمل الذي استمر خمس سنوات لموظفي جامعة كولورادو ومختبر أبحاث الفضاء التابع لجامعة بيركلي عبثًا - محطة بين الكواكب تبلغ قيمتها 671 مليون دولار (485 مليون كلفت إنشاء المسبار نفسه ، وتم إنفاق 187 مليونًا أخرى عند التحضير المسبق للإطلاق وشراء مركبة الإطلاق Atlas-V)) بأمان إلى الوجهة المقصودة.
أصبحت مافن المهمة الخامسة والأربعين إلى المريخ والمهمة العاشرة الاستطلاعية المدارية لناسا بالقرب من الكوكب الأحمر. اسم المسبار هو اختصار معقد لـ Mars Atmosphere و Volatile EvolutioN ، والذي يعكس تمامًا مهام الرحلة الاستكشافية القادمة. صُممت مافن لدراسة الغلاف الجوي للمريخ - وهو عبارة عن غلاف غازي رقيق ، يبلغ ضغطه في الطبقة القريبة من السطح 45٪ فقط من الغلاف الجوي للأرض ، كما أن تركيبة الغاز غير مناسبة تمامًا للتنفس البشري (الغلاف الجوي للمريخ يكاد يكون - 0,6٪ - ثاني أكسيد الكربون).
لقطة من جهاز الفايكنج ، 1976
ولكن حتى هذا الغلاف الجوي الواهي يستمر في الاختفاء باستمرار - فالجاذبية المنخفضة للمريخ غير قادرة على الحفاظ على الغلاف الغازي حول الكوكب. في كل عام ، "تهب" الرياح الكونية طبقاتها العليا في الفضاء ، فتقضي على المريخ ليتحول إلى كتلة حجرية متجمدة ، على غرار القمر أو عطارد.
لكن متى يجب أن يحدث هذا؟ وكيف كان شكل المريخ في الماضي البعيد ، عندما لم يكن غلافه الغازي مُفرغًا بهذه القوة بعد؟ ما هو معدل اختفاء الغلاف الجوي للمريخ من حيث القيمة المطلقة؟
هذا ما يجب أن يكتشفه جهاز مافن: التحرك حول المريخ في مدار إهليلجي بحوالي 150 كم وانتهاء يبلغ 6200 كم ، يجب أن يحدد الحالة الحالية للطبقات العليا وطبيعة تفاعلها مع الرياح الشمسية . حدد المعدل الدقيق لخسارة الغلاف الجوي ، وكذلك العوامل التي تؤثر على هذه العملية. تحديد نسبة النظائر المستقرة في الغلاف الجوي ، والتي يجب أن "تلقي الضوء" عليها القصة مناخ المريخ. بشكل غير مباشر ، يمكن أن يجيب هذا على السؤال: هل توجد ظروف في الماضي سمحت بوجود الماء السائل على سطح المريخ؟
الشيء الوحيد الذي يحزن عليه خبراء ناسا هو أن المسبار المداري الجديد ، بسبب مداره الطويل للغاية ، لا يمكن استخدامه كمرحلة لإشارات المركبة الجوالة.
مافن يخضع لتجارب الطرد المركزي
يحتوي المسبار على 8 أدوات حديثة على متنه:
- مجموعة لدراسة الجسيمات والمجالات (ثلاثة أجهزة تحليل جسيمات "للرياح الشمسية" ، وجهاز استشعار لموجات لانجموير (تذبذبات البلازما) وزوج من أجهزة قياس المغناطيسية التعريفي) ؛
- مطياف الأشعة فوق البنفسجية الذي يسمح لك بتحديد معالم الغلاف الجوي والغلاف الجوي المتأين لكوكب بعيد عن بُعد ؛
- مطياف الكتلة المحايدة والأيونية لدراسة التركيب النظائري لغلاف المريخ.
معدات علمية رائعة وأنظمة دعم الحياة ، بما في ذلك نظام التحكم في الموقف ، وجهاز كمبيوتر على متن الطائرة ، وألواح شمسية ، ومعدات للاتصال بالأرض ، مما يوفر تبادل البيانات بسرعة تصل إلى 10 ميجابت في الثانية - كلها مناسبة في علبة مقاس 2,3 × 2,3 × 2 م (عرض المسبار بألواح شمسية مفتوحة - 11 م). كتلة الأجهزة والأنظمة والمعدات العلمية 809 كجم.
هل كان المريخ مشابهًا للأرض في الماضي البعيد؟ سوف توضح مافن هذه المسألة بالتأكيد. الشيء الرئيسي هو الوصول إلى وجهتك بأمان. وهذا ، كما تبين الممارسة ، صعب للغاية ...
سجلات الرحلات الجوية إلى المريخ
المريخ هو أكثر الأجرام السماوية التي تمت زيارتها والأكثر دراسة ، متجاوزًا حتى القمر القريب منا وفقًا لهذه المعايير. ينجذب الباحثون إلى العديد من الأشياء: وقت الرحلة القصير نسبيًا (حتى مع التقنيات الحالية - أقل من عام). ظروف مناسبة على السطح: لا توجد ضغوط ودرجات حرارة شديدة ، إشعاع خلفي مقبول ، ضوء وجاذبية. من بين جميع الكواكب ، يعتبر المريخ هو الأنسب للبحث عن حياة خارج كوكب الأرض (حتى في الماضي البعيد) ، وفي المستقبل يكون مناسبًا لهبوط بعثة مأهولة على سطحه.
ومع ذلك ، فإن الطريق إلى الكوكب الأحمر مليء بالحوادث والحطام من المركبات الفضائية: من أصل 45 رحلة استكشافية تم إطلاقها ، وصل أكثر من نصفها بقليل إلى الكوكب الأحمر. وقليل منهم فقط تمكنوا من إكمال البرنامج المخطط له.
كوزموس لا يغفر التسرع وأدق الأخطاء. فشل العديد من "مستكشفي المريخ" في مهمتهم في البداية. يشير هذا بشكل أساسي إلى سباق الفضاء في الستينيات ، عندما كان مطلوبًا ، بناءً على تعليمات من الحزب والحكومة ، إطلاق الجهاز بأي ثمن وتحقيق الأولوية في الفضاء. ونتيجة لذلك ، ماتت محطات "المريخ 60 أ" و "1960 ب" و "مارينر 1960" في الغلاف الجوي للأرض بسبب حوادث إطلاق المركبات.
حتى أن المزيد من المحطات كانت قادرة على الوصول إلى المدار المرجعي ، لكنها لم تتمكن من الوصول إلى مسار المغادرة: علق شخص ما في المدار الأرضي المنخفض ، مثل فوبوس-جرونت ، وعاد لاحقًا إلى الأرض على شكل كرة نارية ساطعة بشكل مذهل ؛ لم يكتسب شخص ما السرعة اللازمة للطيران إلى المريخ واختفى دون أن يترك أثراً في مساحات مدارات مركزية الشمس ("Mariner-3"). في المجموع ، من بين 45 مسبارًا تم إطلاقها ، تمكن 31 فقط (بما في ذلك مافن) من الوصول إلى المسار المحسوب لرحلة إلى المريخ. يُحسب لبلدنا أن أول مركبة فضائية توجهت إلى الكوكب الأحمر كانت المسبار السوفيتي Mars-1 (أطلق في 1 نوفمبر 1962). لسوء الحظ ، الفقرة التالية عنه.
نموذج المحطة الأوتوماتيكية بين الكواكب "Mars-1"
يبدأ الكابوس الحقيقي خلال الرحلة التي استمرت لأشهر إلى Red Flight. أمر واحد خاطئ - ويفقد الجهاز ، بعد أن فقد اتجاهه ، القدرة على التواصل مع الأرض ، ويتحول إلى حطام فضائي عديم الفائدة. حدثت مشكلة مماثلة مع محطة Mars-1 - تسرب النيتروجين من أسطوانات نظام التوجيه: فقد الاتصال بالمحطة على مسافة 106 مليون كيلومتر من الأرض. عانى جهاز آخر ، Zond-2 ، من النشر غير الكامل للألواح الشمسية: تسبب انقطاع التيار الكهربائي الناتج في تعطل المعدات الموجودة على متن الطائرة ، وتلاشى Zond-2 بهدوء أمام صانعيه. وفقًا للحسابات الباليستية ، في 6 أغسطس 1965 ، كان من المفترض أن يمر مسبار غير موجه بالقرب من المريخ.
مات المسبار الياباني "نوزومي" بشدة وبشكل رهيب في اتساع الفضاء. كان عدم وجود مركبة الإطلاق الخاصة بهم للقوة المطلوبة نذير شؤم عند إرسال رحلة استكشافية إلى كوكب بعيد ، ومع ذلك ، كان اليابانيون الماكرون يأملون في الحصول على السرعة اللازمة بسبب مناورات الجاذبية المعقدة في محيط الأرض والقمر. بالطبع ، كل شيء لم يسير حسب الخطة - "نوزومي" فقدت مسارها. تمكن اليابانيون من حساب مسار جديد وإرسال المحطة مرة أخرى إلى المريخ ، حتى لو تأخرت 4 سنوات عن الموعد المحدد. الآن الشيء الرئيسي هو البقاء على قيد الحياة في الفضاء الخارجي لفترة طويلة. للأسف ... تسبب التوهج الشمسي القوي في إتلاف الملء الهش للمسبار. بحلول الوقت الذي اقتربت فيه من المريخ ، تجمد الهيدرازين في الخزانات - لم يكن من الممكن إصدار دفعة كبح ، ومر نوزومي ، في حالة يأس ، 1000 كيلومتر فوق سطح الكوكب الأحمر ، دون الدخول إلى مدار قريب من المريخ.
في ظل ظروف هجومية للغاية ، فُقد مسبار American Mars Observer (1993) - وانقطع الاتصال به قبل أيام قليلة من وصوله إلى المريخ. السبب الأكثر ترجيحًا هو انفجار المحرك بسبب تسرب مكونات الوقود.
أول من تمكن من التغلب على المسافة الصعبة ونقل صورة عن قرب للكوكب الأحمر كان المسبار الأمريكي مارينر 4 ، الذي طار بالقرب من المريخ في يوليو 1965.
فقد عدد من المركبات بالفعل في مدار المريخ.
في 27 مارس 1989 ، فُقد الاتصال بالمحطة السوفيتية "فوبوس -2" ، وبحلول ذلك الوقت كانت قد كانت بالفعل في مدار حول المريخ لمدة 57 يومًا. خلال عمله ، نقل Phobos-2 إلى الأرض نتائج علمية فريدة حول الخصائص الحرارية لفوبوس وبيئة البلازما للمريخ وتآكل غلافه الجوي تحت تأثير "الرياح الشمسية". للأسف ، لم يكن من الممكن إنجاز المهمة الرئيسية للمهمة - الهبوط على سطح مجسات فوبوس الصغيرة ProOP-F و DAS - فشلت.
في عام 1999 ، في ظل ظروف غريبة ، هلكت المحطة الأمريكية Mars Climate Orbiter ، بعد أن احترقت في أول مدار في الغلاف الجوي للكوكب الأحمر. أظهر تحقيق داخلي أجرته وكالة ناسا أن مجموعات العمل من المتخصصين استخدمت أنظمة قياس مختلفة - متري وأنجلو ساكسوني تقليدي (قدم ، رطل ، بوصة). منذ ذلك الحين ، حظرت وكالة ناسا وحدات القياس الأمريكية - تتم جميع الحسابات حصريًا بالكيلوجرام والمتر.
تغلق أبواب منصة الهبوط حول العربة الجوالة المنهارة ، 2003.
مشكلة كبيرة جدًا تنتظر أولئك الذين يجرؤون على الهبوط على سطح المريخ - فالغلاف الجوي الخبيث أضعف من أن يعتمد على قوة خطوط المظلة ، لكنه لا يزال كثيفًا للغاية بحيث لا يمكن الاقتراب من السطح بسرعة الفضاء. سيبدو الأمر غير عادي ، لكن المريخ من أصعب الأجرام السماوية من حيث الهبوط!
يحدث الهبوط على عدة مراحل: محركات الفرامل ، الكبح الديناميكي الهوائي في الغلاف الجوي العلوي ، إبطاء المظلة ، محركات الفرامل مرة أخرى ، محركات الهبوط اللينة / "الوسائد الهوائية" القابلة للنفخ أو "صمام الهواء" الفريد. خط منفصل هو مشكلة الاستقرار.
كان أثقل جسم من صنع الإنسان يمكن تسليمه إلى سطح الكوكب هو المسبار MSL ، المعروف باسم Curiosity ، وهو جهاز يزن 900 كجم (الوزن في مجال جاذبية المريخ 340 كجم). ولكن ، لكي نكون صادقين ، أصيب خبراء الطيران والمراقبون الخارجيون بالدهشة بسبب تعقيد مخطط الهبوط والمشاكل التي نشأت أثناء الهبوط في الغلاف الجوي للكوكب. 500 ألف سطر من كود البرنامج ، 76 سكيب في تسلسل معين ، فصل العربة الجوالة عن المنصة المعلقة في الهواء مع وجود محركات نفاثة ، وخفض ناعم من ارتفاع على كبلات النايلون. خيال!
كوكب المريخ: لا ماء ولا نباتات يسكنها الأمريكيون الروبوتات.
فضول روفر بورتريه ذاتي
فضول روفر بورتريه ذاتي
تمكن العديد من الأبطال من النجاة من الاهتزازات والأحمال الزائدة الضخمة خلال مراحل الإطلاق والتسارع إلى المريخ ، وقد صمدوا أمام البرد القاسي للفضاء الخارجي ، لكنهم ماتوا أثناء محاولتهم الهبوط على جرم سماوي ماكر. لذلك ، على سبيل المثال ، تحطمت المركبة السوفيتية Mars-2 ، لتصبح أول جسم من صنع الإنسان على سطح المريخ (1971).
كانت المحطة الأولى التي قامت بهبوط سلس على سطح المريخ هي المركبة السوفيتية Mars-3. للأسف ، بسبب تفريغ الهالة الناتج ، بعد 14 ثانية من الهبوط ، خرجت المحطة عن العمل.
في عام 2003 ، اختفى المسبار الأوروبي "Beagle-2" (وحدة الهبوط للمسبار المداري Mars-Express) دون أن يترك أثرا - الجهاز صعد بجرأة إلى الغلاف الجوي القرمزي للكوكب ، ولكن بعد ذلك لم يتصل به الأرض ...
يحافظ المريخ على أسراره جيدًا.
ملاحظة: اعتبارًا من 21 نوفمبر 2013 ، هناك مركبتان جوالتان تعملان على سطح الكوكب الأحمر - Opportunity (MER-B) وكوريوسيتي (MSL). عمل أول واحد بالفعل في هذه الظروف لمدة 3586 يومًا - 39 مرة أطول من الفترة المقدرة وزحف 38 كيلومترًا على طول السطح خلال هذا الوقت.
هناك ثلاث مركبات فضائية تدور حول المريخ: أوديسي المريخ ، ومركبة استكشاف المريخ (MRO) ، والمسبار الأوروبي مارس إكسبرس. استمرت أوديسيوس أطول مدة - استمرت مهمتها للعام الثالث عشر.
يندفع تحول جديد لمساعدة المحاربين القدامى - المسبار الهندي Mangalyaan (تم إطلاقه في 5 نوفمبر 2013) ، بالإضافة إلى MAVEN المذكورة أعلاه. دعونا نأمل أن تشارك روسيا أيضًا في المستقبل القريب في "سباق القوارب المريخية" - لعامي 2016 و 2018. تم التخطيط لبعثتين روسيتين فرنسيتين مشتركتين "Exomars" (تم توقيع اتفاقية التعاون في 14 مارس 2013). في نفس عام 2018 ، يجب أن تذهب محطة Phobos-Grunt 2 المحدثة والأكثر تقدمًا إلى المريخ. هذه المرة كل شيء سيكون ناجحا.
كاميرا عالية الدقة HiRISE على متن مركبة استطلاع المريخ المدارية (MRO)
آثار مركبة Mars Rover Opportunity التي التقطتها كاميرا MRO
بانوراما جريلي هافن. منظر لكيب يورك وإنديفور كريتر. التقطت المركبة الفضائية Opportunity الصورة البانورامية خلال فصل الشتاء في عام 2012.
معلومات